CN109847742B - 一种絮状钯纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种絮状钯纳米材料及其制备方法和应用，制备步骤包括：将一定浓度的氧化锌量子点和钯盐前驱体按一定比例室温静置反应一段时间，在高温下，两者通过肖特基接触反应合成钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物；利用氧化锌量子点的特殊酸敏特性，当溶液pH低于5时，氧化锌量子点被酸解，从纳米钯周围解离，因此形成絮状钯纳米材料。本发明制备方法独特，工艺简单、经济、绿色，制备得到的絮状钯纳米材料尺寸均匀、性能稳定，可修饰电极应用于电化学催化领域。

Description

一种絮状钯纳米材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及纳米复合材料，具体涉及一种絮状钯纳米材料及其制备方法和应用。

技术背景

近年来，钯纳米材料在偶联反应、催化加氢和氧化等反应中被广泛应用,并且被用于储氢材料和燃料电池催化电极等领域。在多相催化领域中，纳米技术能够通过改变纳米钯的尺寸和形貌来减少其使用量和提高其催化活性，因而新材料的制备方法成为决定钯纳米催化剂性能的关键。目前，钯纳米材料主要有碳负载型金属钯和钯纳米颗粒利用率比较高。然而这两种传统的材料其稳定性和钯催化效率都不是非常理想。因此，采用新的制备方法制备一种稳定性好、比表面积大的新型钯纳米材料是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是在于针对目前钯碳材料存在的问题，提供一种絮状钯纳米材料及其制备方法和在电化学催化方面的应用。

本发明提供的一种絮状钯纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制浓度为0.01-0.1mol/L的醋酸锌乙醇溶液和浓度为0.1-1mol/L的氢氧化钠乙醇溶液，按体积比1-5:1混合，在-10-25℃条件下反应2-15小时，得到氧化锌量子点；

(2)配制浓度为0.2-0.5g/mL的氯化钯溶液，按照质量比1-10:1将氯化钯和氧化锌量子点混合搅拌0.5-5小时，在100-200℃条件下反应0.5-10小时，合成钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物；

(3)将钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物置于pH2-5的缓冲液中酸解0.5-3小时，制备得到絮状钯纳米材料。

所述步骤(1)中的醋酸锌可以用硝酸锌或氯化锌替代。

所述步骤(1)中的醋酸锌乙醇溶液的浓度优选为0.07mol/L。

所述步骤(1)中的氢氧化钠乙醇溶液的浓度优选为0.25mol/L。

所述步骤(1)中的反应温度优选为0℃；反应时间优选为8小时。

所述步骤(2)中的氯化钯的浓度优选0.2g/mL；

所述步骤(2)中的氯化钯和氧化锌量子点的质量比优选为5:1。

所述步骤(2)中的氯化钯和氧化锌量子点混合搅拌时间优选3小时；

所述步骤(2)中的氯化钯和氧化锌量子点反应温度优选为180℃；反应时间优选为3小时。

所述步骤(2)中的氯化钯可以用硝酸钯或醋酸钯替代。

所述步骤(3)中的钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物酸解的pH值优选为3；酸解时间优选为0.5小时。

所述步骤(3)中的缓冲溶液为pH值小于5的任意酸溶液，优选磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液，优选磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明首次制备得到絮状钯纳米材料，其制备方法简单、成本低、绿色环保，得到的絮状钯纳米材料尺寸均匀、性能稳定，可修饰电极应用于电化学催化领域。

附图说明

图1为钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物(pH 8.0)透射电镜图(a)和钯纳米包裹的氧化锌量子点复合物EDX图谱(b)；

图2为絮状钯纳米(pH 3.0)透射电镜图(a)、絮状钯纳米(pH 3.0)局部放大透射电镜图(b)和絮状钯纳米(pH 3.0)的EDX图谱(c)；

图3为絮状钯纳米修饰电极电化学氧化甲酸循环伏安图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

将40mL 0.07mol/L的醋酸锌乙醇溶液，和20mL 0.25mol/L的氢氧化钠溶液，0℃条件下反应8小时，合成氧化锌量子点。将10mL，0.2g/mL的氯化钯和氧化锌量子点按质量比5:1混合，室温下搅拌8小时，然后加入到反应釜中(pH 8.0)，在180℃条件下反应3小时，合成钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物(如图1所示，其中a是钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物的透射电镜图，b是钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物的EDX图谱)。

将钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物置于pH 3.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲中，酸解氧化锌量子点0.5小时，制备得到絮状钯纳米材料(如图2所示，其中a是大范围的透射电镜图，b是局部放大透射电镜图，c是该条件下制备所得絮状钯纳米材料的EDX图谱)。

实施例2

取实施例1制备的絮状钯纳米材料0.001mg超声分散于10μL乙醇溶液中，将该溶液全部滴涂于3mm直径的玻碳电极表面，在60度下干燥30分钟，得到絮状钯纳米材料修饰的电极应用于甲酸催化氧化反应中。将修饰电极采用循环伏安法在5mL 1.0M NaOH电解质溶液中对浓度为甲酸溶液进行检测，铂丝电极为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极为参比电极，絮状钯纳米微球修饰电极为工作电极。电化学工作电位范围为0–1.4V，循环伏安扫描速率为0.05V/s，电解质中含有甲酸的浓度为0和0.5M时，分别得到的电化学循环伏安曲线为图3中a曲线和b曲线。

Claims (10)

1.一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配制浓度为0.01-0.1 mol/L的醋酸锌乙醇溶液和浓度为0.1-1 mol/L的氢氧化钠乙醇溶液，按体积比1-5:1混合，在-10-25℃条件下反应2-15小时，得到氧化锌量子点；

（2）配制浓度为0.2-0.5 g/mL的氯化钯溶液，按照质量比1-10:1将氯化钯和氧化锌量子点混合搅拌0.5-5小时，在100-200℃条件下反应0.5-10小时，合成钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物；

（3）将钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物置于pH2-5的缓冲液中酸解0.5-3小时，制备得到絮状钯纳米材料。

2.如权利要求1所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的醋酸锌乙醇溶液的浓度为0.07 mol/L；氢氧化钠乙醇溶液的浓度为0.25 mol/L。

3.如权利要求2所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的反应温度为0℃；反应时间为8小时。

4.如权利要求3所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氯化钯的浓度0.2 g/mL；氯化钯和氧化锌量子点的质量比为5:1。

5.如权利要求4所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氯化钯和氧化锌量子点混合搅拌时间3小时。

6.如权利要求5所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氯化钯和氧化锌量子点反应温度为180℃；反应时间为3小时。

7.如权利要求6所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的钯纳米粒子包裹的氧化锌量子点复合物酸解的pH值为3；酸解时间为0.5小时。

8.如权利要求7所述的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的pH2-5的缓冲液为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液。

9.如权利要求1-8所述任一项的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的醋酸锌用硝酸锌或氯化锌替代。

10.如权利要求1-8所述任一项的一种絮状钯纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的氯化钯用硝酸钯或醋酸钯替代。

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